DE69729381T2 - Verfahren zur herstellung einer blende und blende so hergestellt - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Mehrfarbenblende und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
• Blenden werden in Theatern, Fernsehstudios usw. benutzt, um gewünschte Lichtmuster einzustellen und ein Muster auf eine Oberfläche zu projizieren. Blenden sind eine Art Diapositivbild, das in leistungsstarke Projektoren gesetzt wird, um das Muster der Blende auf einen Hintergrund zu projizieren und um auf diesem für ein Lichtmuster oder ein Lichtbild zu sorgen. Damit das Lichtmuster in einer nicht abgedunkelten Umgebung in Erscheinung tritt, sind leistungsstarke Projektoren erforderlich, die eine große Menge Wärme erzeugen, teilweise in Form von IR-Strahlung, weswegen die Blende hitzebeständig sein muss.
• Wegen der herrschenden hohen Temperaturen können keine typischen Diapositive oder Folien aus Kunststoff verwendet werden und müssen die Konturen des Musters in Metalllagen oder in einer mit Metall beschichteten Glaslage eingeschnitten oder eingeätzt werden. Das derzeit üblichste Verfahren zur Färbung eines Musters ist, vor oder hinter dem Muster einen Farbfilter anzuordnen. Dies ermöglicht allerdings nur die Anwendung einer Farbe. Eine mehrfarbige Abbildung oder ein mehrfarbiges Bild kann durch dieses Verfahren mit Hilfe mehrerer Projektoren erzeugt werden, von denen jeder einen Farbteil des Bildes auf ein und dieselbe Oberfläche richtet, womit die überlappenden Projektionen das Grundmuster in Farbe wiedergeben.
• Wie zum Beispiel in der Druckschrift GB-A-2294909 gezeigt ist, ist es auch bekannt, ein Mehrfarbbild mit Hilfe einer Blende zu erzeugen, indem eine Vielzahl von farbemittierenden dichroitischen Beschichtungen auf einer Glasplatte aufgebaut wird. Die Beschichtungen entsprechen jeweils einer Farbe in dem Bild, weswegen nach dem Aufbau einer Beschichtung/Farbe eine erneute Maskierung notwendig ist und der Aufbau einer neuen Beschichtung/Farbe zu beginnen hat. Jede Beschichtung zieht der Reihe nach eine Vielzahl von dünnen Schichten mit abwechselnder hoher und niedriger Brechzahl nach sich. Die Beschichtung wird normalerweise in einer Vakuumbedampfungskammer aufgebracht. Dabei ist es notwendig, die Glasplatte zwischen den Beschichtungen aus der Kammer zu entfernen und erneut zu maskieren, was zeitraubend, teuer und unvernünftig ist. Darüber hinaus besteht jedes Mal, wenn die Glasplatte maskiert oder aus der Kammer entfernt wird, das Risiko einer Verunreinigung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angesprochenen Nachteile zu überwinden und eine Mehrfarbenblende zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird mit einer Mehrfarbenblende und einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Blende gelöst, welche die in den folgenden unabhängigen Ansprüchen aufgeführten kennzeichnenden Merkmale haben.
• Weitere damit einher gehende Merkmale der Erfindung und Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten, aber nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung. Um das Verständnis der Beschreibung zu erleichtern, nimmt der Beschreibungstext Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen untereinander äquivalente oder ähnliche Teile durch die gleichen Bezugszeichen ausgewiesen sind.
• 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Mehrfarbenblende gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• 2 stellt die Mehrfarbenblende gemäß 1 schematisch von oben dar.
• Die in den 1 und 2 gezeigte Mehrfarbenblende ist kreisförmig und kann in einem sogenannten Profilprojektor verwendet werden, um ein Mehrfarbenmuster zu projizieren.
• Das zu projizierende Mehrfarbenmuster wird in einer auf dem Gebiet des Druckens bekannten Weise einem Farbauszug bzw. einer Farbteilung und einer Rasterung (oder einem Halbtonauszug) unterzogen. Der Farbauszug wird zum Beispiel in einem Computer durchgeführt, der eine geeignete Software enthält. Es werden die Farben angegeben, in die das Bild unterteilt werden soll, und es wird der Farbauszugs- und Rastervorgang durchgeführt. Dies führt zu Einfarbenbestandteilen, wie sie hier bezeichnet werden, also zu einer Anordnung von Mustern, eines für jede Farbe, in die das ursprüngliche Muster unterteilt worden ist. Die Einfarbenbestandteile können normalerweise entweder positiv oder negativ wiedergegeben werden. Ob eine Positiv- oder Negativwiedergabe zu bevorzugen ist, hängt von den folgenden Verfahrensschritten ab. Die Farbstärke oder -intensität wird gemäß bekannten Rastertechniken durch Veränderung der Punktdichte wiedergegeben.
• Wie sich aus der Zeichnung ergibt, enthält die Blende eine Vielzahl sich überlagernder, scheibenförmiger und durchsichtiger Substrate 2, 3, 4. In dem dargestellten Fall hat jedes Substrat zwar eine Dicke von etwa 0,1 mm und besteht aus Glas, doch können auch andere durchsichtige und hitzebeständige Substratmaterialien verwendet werden.
• Auf der Oberfläche jedes Substrats ist eine dichroitische Beschichtung aufgebracht, die einen Farbfilter bildet. Die farbemittierenden Oberflächenbeschichtungen stellen jeweils das Muster des Einfarbenbestandteils dar und ermöglichen mittels Punktdichte eine Wiedergabe der Farbstärke.
• Mit Farbauszug wird ein Kontrastmuster erzielt. Eine dichroitische Beschichtung ist im Hinblick auf den Kontrast ungeeignet, und anstelle dessen ist eine total sperrende Oberflächenbeschichtung erforderlich. Diese Oberflächenbeschichtung, die in dem dargestellten Fall auf dem Substrat 1 abgeschieden ist, ergibt in der fertigen Mehrfarbenblende den Musterbestandteil des Kontrasts.
• Um die Blende zu stabilisieren und den Einbau der Blende in dem Projektor zu erleichtern, hat das Substrat 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels einen größeren Durchmesser und eine größere Dicke als die anderen Substrate.
• Um die Empfindlichkeit der Blende gegenüber äußeren Einflüssen zu reduzieren, können die Substrate zweckmäßig so orientiert werden, dass keines der Substrate im eingebauten Zustand eine nach außen weisende Oberflächenbeschichtung hat.
• Wie in 1 zu erkennen ist, kann das Grundsubstrat 1 das Kontrastmuster auf der Oberfläche darbieten, die dem Substrat 2 zugewandt ist. Das Substrat 2 kann sein Einfarbenmuster in der Oberflächenbeschichtung darbieten, die dem Substrat 3 zugewandt ist. Das Substrat 3 kann sein Einfarbenmuster in der Oberflächenbeschichtung darbieten, die dem Substrat 4 zugewandt ist. Das Substrat 4 ist dagegen vorzugsweise so orientiert, dass die Oberflächenbeschichtung mit dem Einfarbenmuster dem Substrat 3 zugewandt ist, um dadurch zu vermeiden, dass die Oberflächenbeschichtung des Substrats 4 angeritzt oder auf andere Weise beschädigt wird. Dabei ist allerdings zu beachten, dass, wenn eines der Substrate so gedreht wird, dass sich die Oberflächenbeschichtung auf der anderen Seite als die übrigen Oberflächenbeschichtungen befindet, was bei Substrat 4 der Fall ist, das Muster in der dichroitischen Beschichtung spiegelbildlich sein muss, um richtig zu den übrigen Musterbestandteile zu passen.
• Wenn Mehrfarbenblenden zusammengebaut werden, können – sofern diese auf die Substrate übertragen wurden – passende Markierungen verwendet werden, um die Substrate so auszurichten, dass die Musterbestandteile deckungsgleich sind. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die Substrate untereinander entsprechend der Farbe, die die Oberflächenschicht überträgt, verschiedene Durchmesser. Ein Grund dafür ist der, dass dadurch die Befestigung der Substrate übereinander erleichtert wird. Die Substrate werden jeweils einzeln miteinander verbunden, nachdem die Musterbestandteile eines über den anderen ausgerichtet wurden. Wenn das obere Substrat einen kleineren Außendurchmesser als das darunter liegende Substrat hat und die Substrate richtig positioniert wurden, lassen sich die Substrate leicht um ihre Kanten herum und mit der Oberseite des darunter liegenden Substrats verkleben. Wenn die Klebeverbindung etwas über die Kante des Substrats hinausragen sollte, verhindert dies nicht die Ausrichtung des nächsten Substrats, wenn dieses Substrat wiederum einen etwas kleineren Außendurchmesser hat. Die Klebeverbindung stellt auch dann kein großes Problem dar, wenn die Substrate untereinander den gleichen Durchmesser haben und die Dicke des Substrates größer als 1 mm ist, während bei einer geringeren Substratdicke das Risiko besteht, dass die Klebeverbindung oder ein anderes Befestigungsmittel das folgende Substrat behindert.
• Um ein scharfes Projektionsbild gewährleisten zu können, sollte der Abstand zwischen dem ersten und dem letzten Musterbestandteil nicht zu groß sein. Versuche haben ergeben, dass der Abstand zwischen der ersten und letzten musteremittierenden Oberflächenbeschichtung vorzugsweise weniger als 1 mm betragen sollte. Der Abstand beträgt in dem dargestellten Fall etwa 0,2 mm. Der Abstand hängt von der Dicke der Substrate 2 und 3 und der dichroitischen Schichten ab.
• Das Grundsubstrat 1 mit seiner Materialdicke von etwa 1 mm bietet auf seiner Oberseite in dem Kontrastmuster eine total lichtsperrende Aluminiumbeschichtung. Die Oberflächenbeschichtung ist etwa 0,40 mm dick.
• Die Substrate 2 bis 4 haben eine Materialdicke von etwa 0,1 mm und sind mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, die einen bestimmten Lichtwellenlängenbereich reflektiert. Der von den verschiedenen Oberflächenbeschichtungen reflektierte Lichtwellenlängenbereich entspricht den Komplementärfarben der Farben, die durch die Farbfilter durchzulassen sind. Wenn also das Substrat als ein Farbfilter dienen soll, der zum Beispiel gelbes Licht übertragen bzw. hindurchlassen soll, sollte die Oberflächenbeschichtung so optimiert werden, dass sie Licht in dem Wellenlängenbereich der zur gelben Licht komplementären Farbe, also Blau, reflektiert. Entsprechend wird die Farbe Zyan übertragen, wenn die Oberflächenschicht Rot reflektiert, während Magenta übertragen wird, wenn die Oberflächenschicht Grün reflektiert.
• In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Farben Zyan, Magenta und Gelb zusammen mit den Kontrastbestandteilen die Farbmusterbestandteile, in die das Mehrfarbenmuster aufgeteilt ist.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Mehrfarbenblende hergestellt, indem das Mehrfarbenmuster beispielsweise in einem mit einer geeigneten Software ausgestatteten Computer einem Farbauszug unterzogen wird, so dass das Mehrfarbenmuster in eine bestimmte Anzahl Einfarbenmuster unterteilt wird. Diese Einfarbenmuster werden dann in dichroitische Oberflächenbeschichtungen auf scheibenförmigen, durchsichtigen Substraten umgesetzt, wobei diese dichroitischen Oberflächen beschichtungen Licht mit der Farbe durchlassen, die das jeweilige Einfarbenmuster wiedergeben soll. Schließlich werden die die Einfarbenmuster enthaltenden Substrate in Reihe angeordnet, damit das Mehrfarbenmuster 5 wiedergegeben wird, wenn durch sie Licht projiziert wird.
• Die dem Farbauszug und der Rasterung unterzogenen Muster werden auf Filme übertragen, und zwar auf je einen Film je Einfarbenmuster.
• Die Einfarbenmuster werden vorzugsweise lithografisch in die Oberflächenbeschichtungen umgesetzt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Oberflächenbeschichtung mit einer Fotolackschicht versehen werden, die dann belichtet wird, z. B. durch Kontaktkopie, mit den jeweiligen Filmen. Die Belichtung kann mit Hilfe von UV-Licht oder dergleichen erfolgen, abhängig von dem gewählten Fotolack. Nach der Entwicklung des Fotolacks kann das Substrat in ein Bad gesetzt werden und kann die Oberflächenbeschichtung an den Punkten weggeätzt werden, an denen sie nicht durch den Fotolack geschützt ist.
• Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Tintenstrahldrucker, ein Plotter oder eine andere Vorrichtung das Muster mit einer vor einer Ätzung schützenden Substanz direkt auf die dichroitische Oberflächenbeschichtung des Substrats aufdrucken oder aufbringen, woraufhin die Oberflächenbeschichtung geätzt werden kann, um darin das Einfarbenmuster zu erzeugen.
• Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Laserstrahl verwendet werden, um das Einfarbenmuster in der dichroitischen Beschichtung herauszubrennen.
• Die dichroitische Oberflächenbeschichtung wird aufgebaut, indem abwechselnd Schichten mit hoher und niedriger Brechzahl verwendet werden.
• Die am nächsten zum Substrat liegende Schicht sollten eine höhere Brechzahl als die zweite Schicht haben, wobei die dichroitischen Schichten eine optische Dicke haben sollten, die einem Viertel der Lichtwellenlänge der zu reflektierenden Farbe entspricht. Die in der Oberflächenbeschichtung zuletzt abgeschiedene Schicht sollte jedoch vorzugsweise eine optische Dicke haben, die der Hälfte der Wellenlänge der zu reflektierenden Farbe entspricht.
• Mit einer höheren Brechzahl ist eine Brechzahl von mehr als 2 und mit einer niedrigeren Brechzahl eine Brechzahl von weniger als 1,6 gemeint.
• Die Schichten sollten normalerweise Quarz und Titandioxid enthalten, wobei die dichroitische Beschichtung normalerweise mehr als 10 Schichten und vorzugsweise 16 Schichten (d. h. 8 Schichtpaare) enthalten sollte.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrfarbenblende, gekennzeichnet durch Durchführen eines Farbauszugs und einer Rasterung auf der Grundlage eines gewünschten Mehrfarbenmusters und in Übereinstimmung mit beispielsweise einem bekannten Druckverfahren; Unterteilen des Mehrfarbenmusters in eine bestimmte Anzahl Einfarbenmuster; Übertragen jedes Einfarbenmusters auf eine dichroitische Oberflächenbeschichtung, die die Komplementärfarbe der eigenen Farbe reflektiert und auf einem eigenen scheibenförmigen durchsichtigen Substrat aufgebracht ist; und Anordnen der Substrate eines über dem anderen zur Wiedergabe des Mehrfarbenmusters.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufbringen einer das Einfarbenmuster darstellenden Ätzschutzschicht auf die dichroitische Beschichtung und Ätzen der dichroitischen Schicht, um das Einfarbenmuster zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Aufbringen einer Fotolackschicht auf die dichroitische Beschichtung, Belichten der Fotolackschicht mit dem Einfarbenmuster; Entwickeln der Fotolackschicht; und Ätzen der Beschichtung, um das Einfarbenmuster in der Oberflächenbeschichtung zu erzeugen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Aufbringen der Ätzschutzschicht mit Hilfe eines mit einem Farbteilungsprogramm verbundenen Druckers.
5. Blende zur Projektion eines Musters in verschiedenen Farben, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Farbauszug und einer Rasterung unterzogenen Einfarbenbestandteile des Musters jeweils in der Blende in einer dichroitischen Oberflächenbeschichtung wiedergegeben sind, die jeweiligen Farben entspricht und sich auf einem eigenen durchsichtigen Substrat befindet.
6. Blende nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende eine Vielzahl von einander überlagernden scheibenförmigen und durchsichtigen Substraten (1, 2, 3, 4) umfasst; dass sich auf jedem Substrat eine dichroitische Oberflächenbeschichtung befindet, um einen Farbfilter zu bilden; dass Kombinationen der Farbfilter dazu imstande sind, die Farben des Mehrfarbenmusters wiederzugeben; und dass jeweilige farbemittierende Oberflächenbeschichtungen ein Muster darstellen, das mit dem Muster für entsprechende Farbbestandteile in dem Mehrfarbenmuster übereinstimmt.
7. Blende nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende außerdem ein Substrat (1) enthält, das eine total sperrende Oberflächenbeschichtung hat, die in einem dem Kontrast des Mehrfarbenmusters entsprechenden Muster angeordnet ist; und dass jedes Substrat nur auf einer seiner Seiten eine Oberflächenbeschichtung hat.
8. Blende nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der scheibenförmigen Substrate eine Dicke von weniger als 0,2 mm und vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,1 mm hat.
9. Blende nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten und der letzten musteremittierenden Ebene in der Blende weniger als 1 mm und vorzugsweise etwa 0,2 mm beträgt.
10. Blende nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende ein erstes Substrat (1) enthält, das eine Materialdicke von etwa 1 mm und eine total sperrende Beschichtung hat, die das Muster des Kontrasts darstellt; dass sich auf dem ersten Substrat weitere Substrate (2, 3, 4) befinden, die jeweils eine Materialdicke von etwa 0,1 mm und eine Oberflächenbeschichtung haben, die einen bestimmten Lichtwellenlängenbereich reflektiert; dass der Lichtwellenlängenbereich der Lichtwellenlänge der Komplementärfarben derjenigen Farben entspricht, in die das Mehrfarbenmuster aufgeteilt ist; und dass die Oberflächenbeschichtungen jeweils ein eigenes Einfarbenmuster darstellen.
11. Blende nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem durchsichtigen scheibenförmigen Substrat mit Hilfe einer Vakuumdampfabscheidungstechnik eine dichroitische Oberflächenbeschichtung abgeschieden ist, die sich abwechselnde Schichten hoher und niedriger Brechzahl enthält, was zu einer Reflektion auftreffenden Lichts eines bestimmten Wellenlängenbereichs und der Übertragung anderer auftreffender Wellenlängen führt, um so einen Farbfilter zu bilden.
12. Blende nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Fotolackschicht auf der dichroitischen Beschichtung.
13. Blende nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die am nächsten am Substrat liegende erste Schicht eine höhere Brechzahl als die zweite Schicht hat; dass die dichroitische Schicht eine optische Dicke hat, die einem Viertel der Wellenlänge der zu reflektierenden Farbe entspricht; und dass die als letztes abgeschiedene Schicht in der Oberflächenbeschichtung eine optische Dicke hat, die der Hälfte der Lichtwellenlänge der zu reflektierenden Farbe entspricht.
14. Blende nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dichroitischen Schichten höherer Brechzahl eine Brechzahl von mehr als 2 haben; dass die dichroitischen Schichten geringerer Brechzahl eine Brechzahl von weniger als 1,6 haben; dass die dichroitischen Schichten Quarz beziehungsweise Titandioxid enthalten; und dass die dichroitische Beschichtung mehr als zehn Schichten und vorzugsweise sechzehn Schichten enthält.